6DOF振动模型下的滚动轴承复合故障与Lempel-Ziv复杂度分析

本文档深入探讨了滚动轴承复合故障振动建模以及Lempel-Ziv复杂度在评估中的应用，发表于2013年的《振动与冲击》期刊。作者朱永生、袁幸、张优云、朱川峰和周智来自西安交通大学润滑理论及轴承研究所，他们关注的是机械诊断中的核心问题——故障建模。 文章的核心内容首先强调了故障建模在机械诊断中的关键作用，特别是在预测滚动轴承振动特征方面的重要性。为了实现更精确的预测，研究者采用了Hertzian理论为基础，构建了一种六自由度（6DOF）振动模型，该模型详细考虑了内圈、外圈和轴承座之间的多体接触与能量传递过程。这种模型不仅模拟了单点故障，还扩展到复合故障，以便真实反映轴承在实际运行中的动态行为。 通过从轴承的实际运动学角度出发，论文探讨了故障如何逐步形成和发展，从而有效地模拟了不同类型的故障对振动信号的影响。随着故障状态的演变，振动信号的复杂性也随之变化。论文引入了Lempel-Ziv复杂度这一非线性动力系统理论工具，来定量评估轴承运行状态的复杂性。Lempel-Ziv复杂度在此发挥了重要作用，它能够捕捉到不同故障状态下轴承振动信号的独特特性，体现了动力学响应的差异。 研究结果揭示了单点故障和复合故障的振动信号在复杂度上的显著区别，这为滚动轴承状态的准确评估提供了量化指标。这项工作不仅深化了对滚动轴承复合故障的理解，而且为振动信号分析和故障诊断提供了一种先进的方法，对于提高设备维护的效率和准确性具有实际价值。